化學除鹽水系統酸堿耗高的原因分析及解決方法

王洪軍

摘 要：本文結合數十個工廠脫鹽水系統調試，并且在工作中不斷總結，摸索出了針對不同水質的脫鹽水系統。經過近一段時間的反復探索試驗，將制約我公司脫鹽水系統（二級離子交換）周期制水量低和酸、堿耗高的得到了解決，通過一段時間運行實踐證明：一級脫鹽水運行成本明顯降低，經濟效益顯著?；瘜W脫鹽水的酸堿用量是工廠原料消耗的一大項，控制好脫鹽水系統酸堿耗是各企業節能降耗一大問題。

關鍵詞：離子交換樹脂;脫鹽水;堿耗

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.026

離子交換樹脂的再生反應是脫鹽水系統生產過程中重要的一環節，反應效果的好壞不僅影響離子交換樹脂的工作容量和出水水質，而且也影響離子交換器運行的經濟性及鍋爐等用水設備的安全性。

我單位脫鹽水系統采用二級除鹽設備。工藝流程為：預處理來水→高效過濾器→原水池→原水泵→活性炭過濾器→雙室陽床（上面是弱酸性陽樹脂D113FC、下面是強酸性陽樹脂001×7）→除二氧化碳器→中間水箱→中間水泵→雙室陰床（上面是弱堿性陰樹脂D301-FC、下面是強堿性陰樹脂201×7FC）→一級脫鹽水箱→一級脫鹽水泵→混床→二級脫鹽水箱。

除二氧化碳器采用直聯式鼓風除碳。出水水中的CO2質量濃度為5.3mg/L，除碳效率為90%左右。一級脫鹽水系統設備由陽雙室床和陰雙室床兩個部分組成。共用一套再生設備，在實際的生產中，陰、陽雙室床經常出現重復再生的情況，周期制水量就會降低，則消耗大量的酸和堿，生產定額酸堿耗就不能達標，自用水率也會大幅度上升，直接造成運行成本的升高。為了節能降耗，降低成本;在滿足出水質量的情況下，使離子交換樹脂再上后恢復到最大交換能力。因此總結并加以解決以恢復除鹽設備正常運行迫在眉睫。為此，根據生產上對水質的要求，水處理的設備、工藝等具體情況，對離子交換設備運行惡化的原因進行了分析。通過一步步調查試驗確定最優酸堿耗。采取措施如下：

1 摸清調查試驗前再生反應時的基本情況

為了準確客觀地掌握目前一級脫鹽水系統設備運行情況，再生反應耗酸、堿耗和沖洗水耗率等，在陰、陽離子交換器運行和再生處理的過程中，分別檢測出了一級脫鹽水系統的運行流速和再生反應時陰陽床的流量。

小反洗、正洗流速過大，浪費了大量的水，同時小反洗流量過大易使水帽破壞使樹脂沖出流失;再生進酸、逆流沖洗時流速大，容易使床內部酸堿分配裝置損壞且樹脂再生不均勻;運行中流速過大容易使樹脂受壓破碎、壽命減少并且產生偏流。

在一級脫鹽水系統的再生反應時，同時分別對排出的廢液取樣、分析，廢液中所含反應排出的離子量和廢液所含的酸堿濃度。實際再生反應時間約30分鐘的記錄為：再生入口鹽酸濃度為4.3%，氫氧化鈉濃度為3.6%。再生反應完成時排出的離子濃度處于高位，再生終點并未到，排出再生劑廢液酸堿濃度含量高。并且再生反應后，陰床出水質量不達標，必須重復進行一次后才能合格。

2 解決方法

（1）控制合理的再生進酸、堿流速，實際上就是保證酸堿溶液與樹脂之間有一個合適的接觸時間，以保證樹脂充分接觸，使其反應盡量完全。再生流速過慢，會增加操作時間，浪費自用脫鹽水量;再生流速過快，會使樹脂頂起而造成偏流，且再生反應時間短，會造成部分樹脂不能和酸堿充分接觸，再生反應不徹底使部分酸堿液直接排出，影響再生效果及經濟效益。

（2）陰、陽床再生時采用正確的操作流程，按床內樹脂容積計算出所用酸、堿理論用量，控制再生時酸、堿反應液濃度。從理論上講，所用酸、堿反應液濃度越高，再生反應的結果會越徹底。但實際上酸、堿反應液濃度的提高，只在一定范圍內能使反應效果提高。事實上，當酸堿反應液濃度超過某一范圍時，樹脂的再生反應不但不提高反而下降，造成酸堿再生劑的浪費;而酸堿再生液濃度太低，則可能使再生反應不徹底，同時還會增加再生反應操作時間和自用脫鹽水的浪費，總結出離子交換樹脂酸、堿反應液的濃度非常重要。

3 結果分析

按照摸索出的運行、再生反應流速，反復對再生反應進行了操作：同樣的酸堿數量進行再生反應，降低酸堿再生劑進口濃度延長再生反應時間：陽離子交換樹脂再生時，再生反應到45分鐘時，床內排出廢液中鈣鎂含量達到最大值，然后快速下降，說明需要45分鐘陽離子交換樹脂才能被充分再生。在再生反應的前30分鐘，所排出的廢液中，酸堿濃度幾乎為零，說明酸堿和樹脂反應完全。但50分鐘后陰床再生排出廢液中CL的含量仍然處于高點，說明陰床再生終點沒有達到，60分鐘后床內排出廢液中CL達到最大值，然后快速下降，這樣就找出了陰離子交換樹脂的最佳反應點。在經過多次調整再生反應條件后，使陰陽床離子交換樹脂都能一次再生成功。從而確定了再生反應入口鹽酸濃度定為：2.0%～2.5% ;氫氧化鈉入口濃度1.7%～2.5% ;進酸時間55分鐘±5分鐘 ;進堿時間65分鐘±5分鐘 ;一次進酸量2.8噸;進堿量2.5噸。

4 結論

經過近一段時間的反復探索試驗，將制約我公司脫鹽水系統（二級離子交換）周期制水量低和酸、堿耗高的得到了解決，通過一段時間運行實踐證明：一級脫鹽水運行成本明顯降低，經濟效益顯著。

（1）酸堿按理論計算量加入：酸液（工業用鹽酸）2.8噸，堿液（工業用氫氧化鈉溶液）2.5噸，其中再生反應用酸液的濃度為2.0%～2.3%，堿液的濃度為1.5%～2.0%，在此濃度下，陽床進酸液反應時間保證55分鐘，陰床進堿液反應時間保證65分鐘，只要保證再生反應時間就能保證床內離子交換樹脂的再生質量。

（2）為了防止進酸堿溶液時離子交換樹脂亂層和偏流，應避免進酸、堿溶液時將空氣帶入離子交換器內。特別是當酸堿進完、計量箱還沒有打空時，應及時關閉計量箱出口閥門，防止逆沖時空氣進入離子交換器內。

（3）加強原料到貨監督，對拉酸堿的罐要分上、中、下三個部位取樣分析，條件許可時，可以自被罐車去原料廠拉原料，防止供應商以次充好;保證酸、堿到貨質量。

（4）操作各種反洗時，控制好整體水處理裝置系統流速，千萬不能超過設計流速，否則會破壞床內上部水帽使樹脂被沖出。